隨著企業業務的發展，業務數據的飛速增長，對IT 系統存儲的要求越來越高。目前多個企業存儲構架仍處于傳統的以主機為中心的存儲構架階段，缺乏統一的存儲資源管理平臺，難以滿足業務快速發展對存儲的靈活需求。眾多企業在科技規劃中提出了關于信息系統基礎設施建設的有關要求，均需建立以信息為中心的信息系統存儲構架，實現存儲資源的統一規劃和管理。
1 存儲架構
1.1 傳統信息系統存儲構架
傳統的信息系統存儲構架是一種分布式的結構，各個系統自成一體，各自有不同的、且相互獨立的數據管理、數據共享、備份與恢復、數據保護解決方案。其最大特點是跟主操作系統有關，數據的所有處理工作是以主機為主的。這就不可避免地導致主機的任何改變（包括主機升級、操作系統升級、應用升級、網絡升級等）都可能要對整個系統進行一次改造。
目前仍有許多企業的存儲構架處于傳統的存儲構架階段，隨著信息的快速增長和存儲技術的發展，把數據獨立出來，建立可共享的、與主機平臺無關的先進信息存儲構架已經逐漸成為主流。
1.2 以信息為中心的存儲構架
以信息（數據）為中心的信息系統存儲架構(即存儲系統與主機服務器分開)是當今信息系統基礎構架的主流，也逐漸被各企業數據中心所采用。如圖1。
以信息為中心的存儲架構，具有如下特點：
1）生產數據通過存儲整合，實現主機與數據分離。
2）信息（數據）分層存儲，根據信息重要程度和不同時期的價值，分布于不同存儲上。
3）生產數據可以通過基于高端存儲系統的解決方案實現平臺級的容災方案，實現高級別的容災指標。
4）簡化了信息系統基礎結構，存儲集中并獨立于主機系統、存儲資源統一管理。
圖1 系統總體框圖
1.3 信息系統基礎架構發展趨勢
信息系統基礎構架在經歷了傳統的信息系統基礎構架，逐步發展為以信息為中心的存儲構架。但目前這個理念仍停留在概念上，還沒有落地。
從實施的角度看信息系統基礎構架的發展和優化將通過以下幾個階段逐步實現的：
1）存儲整合：通過對信息系統存儲資源的統一規劃和整合，實現對存儲資源分層管理。
2）虛擬化：在存儲整合的基礎上，通過虛擬化技術對進一步屏蔽服務器、存儲網絡、存儲的復雜性，以便更好的實現IT 資源的統一調配。
3）自動化：是在存儲整合和虛擬化的基礎上，通過進一步自動化設計，實現高效IT 資源自動化管理。
存儲整合是基礎，是信息系統基礎構架發展的必由之路，在這個基礎上， 在通過后續的虛擬化和自動化管理的不斷優化，以實現IT 資源的統一調配和管理，以更好的服務于企業業務的發展。
2 存儲整合技術關鍵概念
近年來，信息（數據）量的迅速增長和IT 系統的不斷膨脹，為企業的發展提出了新的問題和要求，如何確保數據的一致性、安全性和可靠性，如何實現不同數據的集中管理，如何實現網絡上的數據集中訪問，如何實現不同主機類型的數據訪問和保護等等。所有這些都期待著網絡存儲技術及其產品的出現。不同于以往的各系統具有各自獨立的存儲設備，SAN（StorageArea Network）與NAS（Network Attached Storage）技術和產品的出現不僅僅拓展了網絡發展的空間，更為重要的是，它們將網絡技術與存儲技術有機地結合起來，有效的解決信息集中存儲遇到的問題。
2.1 NAS 技術
NAS 解決方案通常配置為作為文件服務的設備，由工作站或服務器通過網絡協議 （如 TCP/IP）和應用程序（如網絡文件系統NFS 或者通用Internet文件系統CIFS） 來進行文件訪問。大多數NAS 連接在工作站客戶機和NAS 文件共享設備之間進行。這些連接依賴于企業的網絡基礎設施來正常運行。NAS 采用了專業化的操作系統用于網絡文件的訪問，這些操作系統既支持標準的文件訪問，也支持相應的網絡協議NAS 使文件訪問操作更為快捷，并且易于向基礎設施增加文件存儲容量。因為NAS 關注的是文件服務而不是實際文件系統的執行情況，NAS 設備易于部署。NAS 設備與客戶機之間主要是進行數據傳輸。傳輸的處理過程需要占用處理器資源來中斷和重新訪問數據流。如果數據包的處理占用太多的處理器資源，則在同一服務器上運行的應用程序會受到影響。由于網絡擁堵影響NAS 的性能，所以，其性能局限性之一是網絡傳輸數據的能力。
NAS 存儲的可擴展性也受到設備大小的限制。
2.2 SAN 技術
SAN 作為網絡基礎設施，是為了提供靈活、高性能和高擴展性的存儲環境而設計的。SAN 通過在服務器和存儲設備（例如磁盤存儲系統和磁帶庫）之間實現連接達到這一目的。
高性能的光纖通道交換機和光纖通道網絡協議可以確保設備連接既可靠且有效。這些連接以本地光纖或SCSI（通過SCSI-to-Fibre Channel 轉換器或網關）為基礎。一個或多個光纖通道交換機以網絡拓撲（SAN架構）形式為主機服務器和存儲設備提供互聯。
因SAN 是為在服務器和存儲設備之間傳輸大塊數據而進行優化的，SAN 對以下應用來說是理想選擇:
> 關鍵任務數據庫應用，其中可預計的響應時間、可用性和可擴展性是基本要素。
> 集中的存儲備份，其中性能、數據一致性和可靠性可以確保企業關鍵數據的安全。
> 高可用性和故障切換環境可以確保更低的成本、更高的應用水平。
> 可擴展的存儲虛擬化，可使存儲與直接主機連接相分離，并確保動態存儲分區。
> 改進的災難容錯特性，在主機服務器及其連接設備間提供光纖通道高性能和擴展距離。
2.3 SAN 與NAS 比較
SAN 和NAS 經常被視為兩種競爭技術，實際上，這些技術各有所長，分別適合不同應用，二者在面對不同的應用領域時還能夠很好地相互補充，以提供對不同類型數據的訪問。
SAN 針對海量、面向數據塊的數據傳輸，而NAS則提供文件級的數據訪問功能。
表1 SAN 與NAS 對比
從上表可看出，SAN 利用的是Fibre Channel（FC）協議[3]，而NAS 采用的是TCP/IP 協議。所以SAN 系統的成本、復雜度、配置都比NAS 要高和復雜，SAN必須冗余配置專用的連接設備和穩定的企業級磁盤陣列，而NAS 采用的是非常普通的TCP/IP 技術。相比之下，TCP/IP 協議消耗較大，Fibre Channel 協議在傳輸大量數據方面有較大優勢。
從安全上考慮，Fibre Channel 協議作為專用協議，相對TCP/IP 協議更為安全。在行業特點和應用范圍方面，SAN 技術在線事務、數據倉庫、存儲集中、等方面應用較廣泛，從而多被對數據一致性、在線事務處理、備份恢復要求較高的金融行業所采用。而NAS 技術多用對數據一致性和實時性要求不高的制造業。
通過以上分析，可以得出結論：SAN 是一種網絡，是專門用于在服務器和存儲設備之間進行I/O 傳輸的網絡，適用于存儲結構化數據；NAS 則是一個專有文件服務器或智能文件訪問設備，存儲非結構化數據。對于企業中基于數據塊的數據庫應用，對數據一致性和在線事務的處理能力要求較高，適合于采用SAN 作為存儲網絡構架。而另外一部分基于文件的非結構化的數據，則適合于采用NAS 作為存儲網絡構架。根據以上SAN 和NAS 的對比，結合存儲技術的典型應用范圍，應采用SAN 技術作為存儲整合的主要技術手段，NAS 作為存儲架構的必要補充。
3 信息系統存儲整合實施
3.1 系統設計構架
采用以SAN 為主、NAS 為輔的企業級存儲系統，集中存儲平臺，并通過VSAN 進行邏輯隔離，設置生產存儲集中、數據備份兩個存儲功能區域。同時，在存儲集中區域根據業務數據分層的原則，可依據應用系統業務特點實現分層存儲，如核心業務存儲模塊、高端業務存儲模塊、一般業務存儲模塊、文件存儲模塊。系統整體設計上采用以SAN 為主的企業級存儲系統，構建集中存儲平臺，即大部分存儲模塊部署至SAN存儲網絡、文件存儲模塊部署在NAS 存儲網絡。對于不便實現整合的系統，可依然保留現有存儲數據。存儲整合采用的存儲設備要求是中高端存儲，可支持多業務系統使用。總體構架圖如下：
圖2 系統設計構架圖
設計上采用虛擬存儲網絡技術對SAN 網絡中不同應用類型進行安全隔離。建立專用的IP 存儲網絡用于接入NAS存儲，與生產網絡區分。各模塊采用VSAN進行安全隔離。存儲整合后，便于對存儲資源統一管理，如從存儲需求、容量、數據保護、性能、監控、服務報告等方面進行統一管理。
3.2 SAN 存儲區域網架構
在存儲網絡的設計上，為實現冗余，采用2 臺存儲導向器組成雙矩陣網的模式，兩個存儲區域網各自獨立，不進行互聯。
圖3 雙矩陣網
通過服務器端的多路徑軟件（如Power Path、SDD）來實現源設備到目標設備之間鏈路切換或者負載均衡兩個Fabric 為對等的SAN 網絡[4]，由高端存儲導向器為核心組網形成，兩個矩陣網都具有高可靠性的設計，主機和存儲設備冗余接口分別接入到兩個存儲矩陣網中。當一條鏈路或者存儲矩陣網（Fabric）出現故障，導致I/O中斷之后，由主機多路徑軟件實現I/O 路徑切換。存儲導向器具有加快存儲網絡快速收斂的增強功能，通過對端口的狀態監控。能夠檢測到鏈路的通斷，快速收斂，通告主機去進行多路徑的切換。
3.3 NAS 存儲區域網規劃
NAS 存儲系統是基于IP 網絡的存儲技術，用于存取服務器文件系統，所以需占用大量IP 網絡帶寬，為不對現有生產網絡造成影響，一般情況，需獨立建設一個專門IP 存儲網絡，服務器使用專門的網卡去訪問NAS 存儲系統（使用專門NAS 服務器管理）。為防止其他區域的服務器以服務器為跳板利用IP 存儲網絡進行跨區域攻擊網絡行為，還可在IP 存儲網絡中部署專門的防火墻，用于各區域間安全隔離。
IP 連接網絡的可用性與SAN 存儲網絡相比，可用性稍有降低。為提高可用性，一般使用NAS 存儲的主機可配置雙網卡連接存儲網絡，通過服務器操作系統上的軟件功能，將兩個網卡綁定成1 個IP 地址（虛擬成1 個網卡），實現1 臺服務器內雙網卡的冗余設計，在單條線路不穩定或發生故障時，冗余線路提供存儲通道能力，支持系統正常運行。
3.4 優勢特點
未實施整合時，存儲系統是獨立的和分散的，不利有于集中式存儲資源管理。而當采用企業級存儲架構整合之后，可實現一種網絡式的、集中式的管理，可更有效地管理存儲資源，網絡和自動化程度得到了很大的提升。
簡化的集中的存儲構架使得存儲相對獨立于主機，使得存儲資源得以集中管理和維護，同時，統一規劃的存儲資源，使得信息在不同層次存儲之間的移動成為可能，有利于逐步形成一套有效的信息生命周期的管理（ILM）的機制。
3.5 擴展
在存儲整合實施的基礎上，可進一步擴展信息系統架構，實施同城數據中心或異地災備系統，企業可以通過在同城和異地建立對應的存儲系統，設置相應的數據復制關系，平滑的實現同城同步、異地異步的的體系構架。存儲整合后，利用統一存儲設備的數據復制功能，實現數據和系統區域性擴展。
3 結語
通過存儲整合實施，可簡化目前部分企業信息系統存儲構架的不足，解決企業內部關鍵業務數據的過于分散，難于管理和擴展的問題。促使業務數據更為集中于中高端存儲，并可在此基礎上推動同城數據中心、異地災備中心的建設。總之，存儲整合是滿足各企業業務快速穩定發展的必經之路。
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本文標題：基于SAN/NAS網絡架構的存儲整合技術
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